Ils projettent des lasers sur une feuille de plastique et obtiennent 10 billions de diamants par tir : l’expérience allemande qui réinvente la fabrication des nanodiamants

Des chercheurs allemands ont réussi, pour la première fois, à récupérer des nanodiamants générés par un tir laser sur du plastique de bouteille, grâce à une méthode innovante. Cette avancée a été réalisée en août 2026 à ELI Beamlines, situé près de Prague, en République tchèque. Un laser puissant a compressé du PET à une pression de 100 gigapascals, entraînant la formation de nanodiamants éjectés à une vitesse impressionnante de 10 kilomètres par seconde. Pour préserver l'intégrité de ces cristaux, l'équipe a utilisé un gel souple qui a permis d'amortir leur impact.

Chaque tir de laser produit environ dix mille milliards de nanodiamants, chacun mesurant autour de trois nanomètres. À cette échelle, ces nanodiamants ont le potentiel de transformer divers secteurs industriels, notamment dans des applications telles que l'imagerie médicale et les capteurs quantiques. L'expérience a été menée par des scientifiques du Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf et de l'université de Rostock.

Le processus s'est déroulé dans une installation laser sophistiquée, où une bande de PET de 100 micromètres d'épaisseur a été utilisée comme cible. Le laser effectue trois tirs par minute, et après chaque impulsion, la bande avance. Chaque tir génère une onde de choc qui comprime le plastique, provoquant une réorganisation rapide du carbone en une structure cristalline de diamant.

Immédiatement après leur formation, les nanodiamants sont projetés à une vitesse qui pourrait les briser s'ils frappaient une surface dure. Pour éviter cela, les chercheurs ont placé un gel hydrosoluble derrière le film de plastique. Ce gel, une fois dissous dans l'eau, permet de récupérer les particules intactes, une première dans ce domaine.

Au microscope électronique, les cristaux observés mesurent en moyenne 3,23 nanomètres et contiennent environ 3 000 atomes de carbone. L'analyse de 98 cristaux a révélé que la variation de taille était inférieure à un nanomètre, témoignant de l'uniformité de la production. Actuellement, la méthode conventionnelle de fabrication de nanodiamants repose sur la détonation d'explosifs, produisant des particules d'environ 5 nanomètres, souvent contaminées par des métaux, nécessitant un nettoyage à l'acide bouillant avant utilisation.

Les résultats de l'équipe indiquent que plus de la moitié des atomes de carbone du plastique se transforment en diamant lors du tir laser. De plus, il est envisageable d'incorporer d'autres atomes dans la structure cristalline pendant la compression, permettant ainsi de modifier les propriétés des cristaux en fonction des besoins spécifiques. Cette flexibilité n'est pas possible avec les méthodes basées sur les explosifs, ce qui ouvre la voie à des nanodiamants adaptés à des applications particulières.

Les nanodiamants, en raison de leur dureté, stabilité et résistance à la chaleur, sont déjà utilisés dans des applications de polissage et d'abrasion. Leur taille réduite pourrait également accélérer des réactions chimiques grâce à une surface proportionnellement plus large. Le Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf envisage également d'utiliser ces nanodiamants comme agents de contraste pour l'imagerie par résonance magnétique (IRM) ou comme capteurs quantiques capables de détecter des champs magnétiques très faibles.

Cependant, le rythme actuel de trois tirs par minute ne permet pas une production à grande échelle. L'équipe envisage de développer un laser capable de tirer dix fois par seconde, associé à un bac d'eau pour recueillir les nanodiamants en continu. Une nouvelle expérience est planifiée pour novembre 2026, qui se concentrera sur une cible différente, le BC8, une forme de carbone théorique qui pourrait s'avérer plus dense que le diamant et moins fragile.